?植物は、叶脉の中のごく限られた细胞を使って、季节の変化を认识し、开花のタイミングを调节しているが、それら细胞の详细な特徴はよく分かっていなかった。
?これまで困难であった叶脉の中の细胞に特化した1细胞遗伝子発现解析法を开発し、开花を制御する细胞の特徴の详细を明らかにした。
?开花のタイミングは、农业生产性に大きく影响することから、今后は优良な作物品种开発に応用されることが期待される。
杏Map高等研究院の高木 紘 YLC 特任助教（兼 生物机能开発利用研究センター特任助教）とワシントン大学 今泉 貴登 教授（元 杏Map客員教授）らの研究グループは、杏Map遺伝子実験施設の多田 安臣 教授、トランスフォーマティブ生命分子研究所の栗原 大輔 特任准教授、佐藤 良勝 特任准教授、生命农学研究科 木羽隆敏 准教授（現 岡山大学教授）らと共同で、花を咲かせる植物细胞の特徴を详细に明らかにしました。
植物は、気温や日の长さなど、季节を知らせる环境情报を常にモニターし、最适なタイミングで花を咲かせます。これは、次世代の生存确率を最大限高めるために重要です。また、开花のタイミングは农业生产性に最も大きく影响する形质の一つであり、私たちの日々の生活とも深く関係しています。しかし、植物がどのように季节の変化を认识し、开花を制御しているのか、まだ不明な点が多く残されています。
今回、研究チームは、植物の开花のタイミングを制御する筛部伴细胞（しぶはんさいぼう）注1)とよばれる细胞に着目しました。筛部伴细胞は、光合成产物であるショ糖の输送などに寄与していますが、一部の伴细胞は季节に応じて「フロリゲン注2)」と呼ばれる开花を诱导する小さなタンパク质を作り、植物に花を咲かせます。つまり、植物の开花制御を理解したければ、フロリゲンを作る筛部伴细胞がどのような特徴を持つ细胞であるのか、详细に理解することがとても重要なのです。しかし、筛部伴细胞は叶脉の中に强く埋め込まれた细胞であり、物理的に単离することが大変困难でした。
そこで、研究チームはフロリゲンを作る筛部伴细胞の核を蛍光タンパク质で标识し、それをセルソーター注３)と呼ばれる机械で単离する方法を独自に确立しました。また、个々の核の遗伝子発现解析（シングル核搁狈础-蝉别辩解析注４)）に成功し、谜多きフロリゲン产生细胞の特徴を高い解像度で明らかにしました。この细胞は「生体エネルギー通货」とも呼ばれる础罢笔注５)を积极的に作り出しており、これをエネルギー源にして物质输送を积极的に行っていることが示唆されました。また、フロリゲン以外の小さなタンパク质を多く作り出しており、その中には开花のブレーキ役を担う「アンチフロリゲン注６）」も存在していたことから、環境に応じてフロリゲンとアンチフロリゲンのバランスを変化させ、開花のタイミングを調整している可能性が考えられました。さらに詳細なデータ解析から、窒素栄养状態によって活性を変化させる転写因子が、フロリゲンの遺伝子発現を調整していることを見出しました。窒素栄养が開花を抑制することは、農業の現場でよく知られる現象でしたが、その分子メカニズムはほとんど明らかにされておらず、今回その一端が明らかになったのです。
开花のタイミングは、农业生产性に大きく影响する形质であり、地球温暖化が进み食料の安全保証が胁かされる今日においてより重要性を増しています。本研究の知见が今后、优良な作物品种の开発に応用されていくことが期待されます。
本研究成果は、正规の査読を経て、2025年10月30日付英国科学雑誌『别尝颈蹿别』に掲载されました。
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注1) 篩部伴細胞（しぶはんさいぼう）：
光合成产物などを输送する筛管の周辺に存在する细胞质に富んだ细胞。筛部伴细胞は光合成で产生されるショ糖や他の成长に必要な低分子の筛管への积み込みを行う。一部の筛部伴细胞は贵罢注7)を产生し、季节応答に関与している。
注2) フロリゲン
开花を诱导する移动性の分子。茎顶へと输送され、花芽分化を促进する。
注3) セルソーター
细胞から発せられる蛍光を指标に、细胞を仕分ける机械。
注4) シングル核RNA-seq
個別の細胞の遺伝子発現を測定するシングルセルRNA-seqを、細胞の代わりに核を用いて行う解析。本研究では、個々の細胞を油滴に閉じ込め、ライブラリー調節を行う10x Genomics社のキットを採用した。
注5) ATP
アデノシン叁リン酸。「生体エネルギー通货」とも呼ばれる细胞の活动エネルギーの源。
注6) アンチフロリゲン
フロリゲンと似た构造を持つが、フロリゲンと拮抗することで花芽分化を遅らせる因子。
注7) FLOWERING LOCUS T (FT)
開花を誘導する移動性のシグナル分子。フロリゲンの分子実体。ホスファチジルエタノールアミン結合タンパク質ファミリーに属するわずか20 kDaの小さなタンパク質
雑誌名：别尝颈蹿别
論文タイトル：Companion cells with high florigen production express other small proteins and reveal a nitrogen-sensitive FT repressor
著者：＊高木 紘、伊藤照悟、Jae Sung、久保田茜、Andrew K Hempton、Nayoung Lee、鈴木孝征、Jared S Wong、Chansie Yang、Christine T Nolan、Kerry L Bubb、Cristina M Alexandre、＊栗原大輔、＊佐藤良勝、＊木羽隆敏、Jose L Pruneda-Paz、Christine Quietsch、Josh T Cuperus、今泉貴登 （＊本学関係者）
顿翱滨：10.7554/别尝颈蹿别.102529.3
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